Судовой двигатель внутреннего сгорания L21/31 (стр. 7 из 11)
Распылитель состоит из сопла 10, направляющей 8, иглы 7 и запорного клапана 17 внутри иглы. Направление односторонних сопловых отверстий обеспечивается фиксацией сопла штифтом 5, (корпус 1 форсунки фиксируется своим штифтом в месте крепления, не показанном на чертеже). Игла 7, имеющая вверху форму стакана, воспринимает усилие затяга пружины 2 через ползун 13, в вырезы которого входит головка проставки 15 с центральным каналом 14. Внутри стакана иглы размещены пружина 16 запорного клапана 17 и узел сопряжения топливного канала в проставке 15 и в клапане 17. Нижний заплечик проставки 15 ограничивает подъем клапана (hк= 3,5 мм), а верхний - подъем иглы (hи= 1,75 мм).
Форсунка обеспечивает циркуляцию нагретого топлива при неработающем двигателе (во время подготовки к пуску и при вынужденных остановках в море), а также в период между смежными впрысками, когда ролик толкателя плунжера обкатывает цилиндрическую часть шайбы.
При стоянке двигателя, когда ТНВД находится в положении нулевой подачи (полости наполнения и нагнетания соединены), топливоподкачивающий насос при давлении 0,6 МПа подает топливо в нагнетательный топливопровод и канал 14 форсунки. 'Гак как пружина 16 запорного клапана 17 имеет затяг 1 МПа, то клапан не поднимается, и топливо проходит через небольшое отверстие 18 в стакан иглы и далее вверх на слив. Таким образом, при стоянке любой продолжительности вся система нагнетания будет заполнена топливом рабочей вязкости. Это исключительно важно для надежной работы топливной аппаратуры.
При работе двигателя в период активного хода плунжера давление нагнетания практически мгновенно поднимает запорный клапан 17, и перепускное отверстие 18 перекрывается. Топливо проходит к дифференциальной площадке иглы 7 и поднимает иглу.
В конце активного хода плунжера вся система нагнетания быстро разгружается через рабочую полость насоса, так как нагнетательного клапана в нем нет. Когда давление топлива падает ниже давления затяга Рап. пружина 2 сажает иглу 7, а при давлении ниже 1 МПа пружина 16 опускает на место запорный клапан 17. Ролик толкателя плунжера на длительное время выходит на верх шайбы, и система нагнетания вновь прокачивается топливом до следующего активного хода плунжера.
В рассмотренной особенности новой форсунки большое достоинство топливной аппаратуры, так как в любых условиях эксплуатации она постоянно находится в рабочем температурном режиме, что чрезвычайно важно для гарантии надежности.
Практика показала, что во время вынужденных остановок судов в море, при длительных стоянках в готовности, а также при продолжительных режимах малых ходов и маневров тяжелое топливо остывает по всей линии нагнетания, вязкость его повышается. В таких случаях после пуска двигателя или при резких набросах нагрузки давление впрыскивания может сильно возрасти, а гидравлические усилия в линии нагнетания достичь опасного уровня. В результате возможны образование трещин в корпусах ТНВД и стенках нагнетательных топливопроводов, прорыв мест соединений их с насосом и форсункой (особенно когда эти места резьбовые).
Для топливной аппаратуры с охлаждаемыми форсунками существует несколько решений, направленных на поддержание температурного режима системы нагнетания в упомянутых условиях: отключение охлаждения форсунок, подача пара в каналы охлаждения, установка вдоль всего (или части) нагнетательного топливопровода паровых «спутников» и т.д. Однако все эти решения по эффективности действия значительно уступают форсунке с симметричным температурным полем.
Положительным фактором в пользу неохлаждаемых форсунок является и то, что исключается необходимость применять специальную систему охлаждения (два насоса, цистерна, трубопроводы, контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики).
Есть, однако, и недостатки. Конструкция форсунки сложная, многодетальная. Одних мест притирки - девять, причем для притирки требуются специальные оправки. В топливной аппаратуре фактически отсутствует нагнетательный клапан, так как запорный клапан 17 его функций не выполняет: в случае зависания иглы форсунки топливо из системы нагнетания выталкивается давлением газов в цилиндре вскоре после окончания активного хода плунжера. Опыт показывает, что цилиндр при этом самовыключается.
6.4.5. а). Проверка форсунок
Техническое состояние форсунок определяет надёжность и экономичность работы двигателя. Снижение плотности и неудовлетворительное распыливание приводят к неполному сгоранию топлива и дымлению на выхлопе, сгорание переходит на линию расширения, что вызывает перегрев цилиндро-поршневой группы и пригорание выхлопных клапанов. Следствием попадания струй плохо распыленного топлива на головки поршней является и прогорание.
Срок службы распылителей форсунок современных двигателей обычно лежит в пределах 5-10 тысяч часов, по истечению этого времени, как правило, требуется их замена или ремонт. Рекомендуется в пределах этого срока через 2-4 тысячи часов осуществлять периодические проверки состояния форсунок, включающие:
· Оценку состояния сопловых отверстий на отсутствие в них коксовых отложений и износ (измерение диаметра);
· Проверку на плотность и отсутствие подтеканий;
· Проверку и регулирование давления открывания иглы;
· Проверку, и если возможно, регулирование величины его хода.
Перечисленные проверки и необходимые регулировки производятся в приспособленном для этого помещении и с использованием специального опрессовочного стенда.
Проверяют плотность цилиндрических поверхностей иглы с направляющей и плотность седла иглы (конического или плоского). Грубая оценка износа уплотняющих поверхностей иглы и направляющей производится по интенсивности утечек топлива через отверстие, к которому присоединена сливная трубка.
Герметичность цилиндрической уплотняющей поверхности и плотность посадки иглы проверяют на прессе, схема которого приведена на рис. 6.4.6.. Топливо из бака 4 поступает к одноплунжерному насосу 3, приводимому в действие рукояткой 2. Форсунка укреплена в штативе 5. Впрыск топлива осуществляется в бак 6. Давление, развиваемое насосом, контролируется манометром 1.
Испытание плотности пары игла – направляющая подобно испытанию плунжерной пары. Но иглу следует нагрузить затяжной пружиной несколько больше, чтобы р1 превысило рекомендуемое давление впрыска для этого типа форсунки на 10-15 МПа. При перепаде давлений Δр = p1 ÷ p2 (2-5 МПа) нормальная плотность пары, т. е. время падения давления, соответствует 7-30 с.
Плотность комплекта форсунок для дизеля указывают в правилах технической эксплуатации. Разница в
Рис. 6.4.6. показателе плотности не должна превышать ± 25 % его средней величины.
Испытания форсунки в сборе на прессе позволяют визуально оценить качество распыливания и плотность посадки иглы. Форсунку закрепляют в штативе, присоединяют трубку и прокачиванием удаляют воздух. Далее, прокачивая форсунку и регулируя натяжение пружины, устанавливают рекомендуемое давление распыливания. Перед контрольным впрыском тщательно обтирают кончик сопла. Затем медленно нажимают на рукоятку пресса, наблюдая за манометром и за кончиком сопла: сопло должно быть сухим до момента подъема иглы, при котором манометр покажет давление распыливания. После впрыска вновь вытирают кончик сопла: в посследующий момент, если игла садится плотно, сопло должно быть сухим. При обнаружении подтекания иглу в первую очередь необходимо промыть, а затем, если подтекание продолжается, притереть к уплотняющей поверхности.
6.4.5. б). Проверка и регулировка топливной форсунки
Проверять работу форсунки можно при помощи топливного насоса, установленного на двигателе; или лучше на специальном стенде (Рис. 6.4.7.).
Передвигая рычаг 1, действуют на плунжер насоса 2. Последний забирает топливо из бака 3 и, прокачивая его через тройник 4 и трубопровод 5, подает в форсунку 6. Перед проверкой открывают кран 7 и, передвигая рычаг, удаляют воздух из системы.
Форсунку, подлежащую осмотру и регулировке, разбирают на чистом и хорошо освещенном месте, промывают керосином или чистым топливом, обдувают сжатым воздухом и снова собирают. У форсунок, которые имеют регулируемый подъем иглы, регулировочный винт завертывают до упора, а затем отвертывают на часть оборота, обеспечивающую необходимый подъем иглы. Последнее указывается в инструкции по эксплуатации двигателя.
Чтобы не смешать детали разных форсунок, рекомендуется разбирать и собирать их поочередно. При проверке надо
Рис. 6.4.7 соблюдать осторожность, так как попадание струи топлива на кожу рук вызывает долго незаживающую рану. Обтирать детали форсунки можно только салфетками из бязи или батиста.
Проверка отсутствия засорения отверстий в соплах. Форсунку закрепляют на стенде, удаляют из системы воздух, краном 7 (см. рис. 6.4.7) выключают манометр 8, под форсунку кладут бумагу и резко впрыскивают топливо. Если на бумаге прорванных мест или следов от струй топлива будет меньше, чем отверстий в распылителе, это означает, что часть отверстий засорена.
Для прочистки отверстий форсунку разбирают, промывают в керосине, нагар с наружных поверхностей снимают при помощи деревянного скребка, отверстия прочищают стальной проволокой (диаметр которой должен быть меньше диаметра сопловых, отверстий на 0,05-0,1 мм) и только затем собирают форсунку.